Das interstellare Medium der Sonnenumgebung

von Prof. Dr. Johannes Feitzinger, Sternwarte Bochum / Ruhr-Universität, Mai 2002

Mit einer Flotte von Forschungssatelliten und erdgebundenen Beobachtungen konnte die nähere Sonnenumgebung im letzten Jahrzehnt eingehend erforscht werden. Beobachtungen bei Röntgenwellenlängen, im extremen Ultravioletten, im sichtbaren Licht und nahem Infraroten haben ergeben, dass die Sonne in einer lokalen heißen Blase des interstellaren Mediums sitzt.

Mit Beginn der Röntgenastronomie Anfang der sechziger Jahre erkannte man, dass der nähere galaktische Raum von einer aus allen Richtungen gleichförmigen Röntgenstrahlung durchflutet wird. Neuere Messungen bestätigten diese Vorstellung und lieferten weitere Einzelheiten. Diese Strahlung stammt nicht aus einzelnen Quellen, sondern ist gleichmäßig verteilt. Man schließt daraus zwingend auf ein heißes Gas, das unseren Sonnenort umhüllt und thermische Röntgenstrahlung aussendet. Seine Temperatur liegt zwischen 800 000 bis 1 000 000 Grad. Aus der Stärke der Strahlung kann die Ausdehnung des röntgenleuchtenden Gebietes erschlossen werden. Es erstreckt sich unsymmetrisch etwa 1000 Lichtjahre um die Sonne. Dieses Gebiet, unsere lokale Blase, liegt am inneren Rand des Orion-Spiralarms.

Aus der Strahlungsintensität des röntgenleuchtenden Gebietes und seiner Größe ist es möglich, die mittlere Dichte des strahlenden Gases zu bestimmen. Mit 5 Teilchen pro 1000 Kubikzentimeter (1 Liter) ist die Dichte wesentlich geringer als im ungestörten interstellaren Raum, wo 1000 Teilchen pro 1000 Kubikzentimeter anzutreffen sind. Das interstellare Medium ist von einer Vielzahl solcher Blasen, d. h. charakteristischen Dichtevariationen auf Skalenlängen von 100 - 1000 Lichtjahren durchsetzt. Ähnlich einem Schweizer Käse oder Schwamm tauchen immer wieder sphärisch symmetrische Regionen auf, die einen starken Dichteabfall aufweisen. Durch Vergleich mit benachbarten Strukturen ähnlicher Art ist der großräumige Aufbau der Sonnenumgebung leichter abzuleiten. Mehrere im Röntgenlicht schimmernde Nachbarblasen von 1000 und mehr Lichtjahren Durchmesser reihen sich unmittelbar um unseren Standort. Eine noch größere, mit heißem Plasma gefüllte Superblase, klebt, durch eine dichte Wand von molekularem Wasserstoff getrennt, an der Außengrenze unserer Lokalblase.

Alle Blasen sind von riesigen bogenförmigen Schalen dichten Gases umgeben. Vorstellbar ist dies ähnlich wie bei einer Seifenblasenhaut. Solche Schalen wölben sich aus der Grundebene der Milchstraße heraus und erscheinen je nach Sichtlinie als gewaltige Bögen im Radio- oder Infrarotlicht oberhalb des Milchstraßenbandes. Die Schale unserer Nachbarblase erhielt von den Radioastronomen den Namen „Nordpolarer Sporn". Er wurde schon vor mehr als 30 Jahren entdeckt. Im Zentrum dieser Blase befindet sich ein aus jungen heißen Objekten bestehender Sternhaufen, die Skorpion-Centaur-Assoziation. Mehr als 100 ihrer Mitgliedssterne haben jeweils mindestens achtmal so viel Masse wie die Sonne. Entsprechend größer sind deren Leuchtkräfte und Sternwinde, und entsprechend schneller verbrauchen solche Sterne ihren Wasserstoffbrennstoff. Sie enden in gewaltigen Supernova-Explosionen. Diese Explosionen sind der Grund für die Blasenstruktur des interstellaren Mediums. Die bei den Explosionen freigesetzten Energiemengen reißen Löcher, gefüllt mit heißem verdünnten Gas, ins interstellare Medium und blähen sich im Laufe der Zeit zu immer größeren Blasen auf. Wie ein Schneepflug schiebt die Explosionsmaterie ihre Umgebung frei. Auch die lokale Blase ist durch solch ein Explosionsereignis entstanden.